JPWO2017149758A1 - 膜ろ過装置、ろ過膜洗浄方法、およびろ過膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による膜ろ過装置の構成を示す模式図である。図1に示す膜ろ過装置1は、本発明を浸漬型膜分離活性汚泥法に適用した場合の一例である。本実施の形態1において、被処理水は、如何なる由来の水であっても良く、例えば、食品加工工場や都市下水のように有機性汚濁物質を多量に含有する排水であってもよいし、半導体関連産業をはじめとする電子産業排水、用水処理等が対象となる河川水等でもよい。すなわち本発明は、被処理水の性状が如何様であっても、その効果は変わらず得られる。
ΔP=f×α×L (1)
ここで、ΔP:オゾン水注入膜間差圧(kPa)、f:係数(m−1)、α:不透水性ポテンシャル(kPa)、L:ろ過膜の長さ(m) である。
図8は、本発明の実施の形態2によるろ過膜の製造方法を実施するための装置図である。すなわち、本実施の形態2は、本発明を疎水性有機高分子膜の親水化を目的としてろ過膜の製造方法に適用する実施の形態である。この場合には、図8に示すように、水槽4に活性汚泥5を貯留する必要はなく、またブロアによる送風も必要ない。水槽4にはただ清水50を貯留すれば良い。
以下、実施の形態1で説明した膜ろ過装置において、被処理水をろ過処理した後、本発明に基づくオゾン水注入処理によりろ過膜の洗浄を行った実施例、および本発明によらないオゾン水注入処理によりろ過膜の洗浄を行った比較例について説明する。
実施例1.
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて図1と同様の構成の膜分離活性汚泥法にて膜ろ過処理を実施した。膜間差圧αが30kPaに到達したところでろ過を停止し、濃度50mgO3/Lのオゾン水を作成し、オゾン水注入処理装置12により膜モジュールの二次側から一次側に向けてオゾン水を注入した。注入時の膜間差圧は式(1)にて求められるが、このときのf1の値を0.13〜1.8の範囲で変化させ、洗浄効果を比較した。洗浄効果は膜間差圧の回復率で評価し、回復率は以下の式にて算出した。すなわち、ろ過開始直後の膜間差圧(Pa)と、洗浄を終了後のろ過を再開した直後の膜間差圧(Pb)から、膜間差圧回復率を以下の式(2)にて算出した。
差圧回復率(%)=[1− {(Pa −Pb)/30} ]×100(2)
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて図1と同様の構成の膜分離活性汚泥法にて膜ろ過処理を実施した。膜間差圧αが30kPaに到達したところでろ過を停止し、濃度50mgO3/Lのオゾン水を作成し、オゾン水注入処理装置12より膜モジュールの二次側から一次側に向けてオゾン水を注入した。注入時の膜間差圧は式(1)にて求められるが、このときのf2の値を0.005〜0.15の範囲で変化させ、洗浄効果を比較した。ろ過開始直後の膜間差圧(Pa)と、洗浄を終了後のろ過を再開した直後の膜間差圧(Pb)を、膜間差圧回復率を式(2)にて算出し、洗浄効果を膜間差圧の回復率で評価した。f1の値は0.15とした。洗浄時間は30分である。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて図1と同様の構成の膜分離活性汚泥法にて膜ろ過処理を実施した。膜間差圧αが30kPaに到達したところでろ過を停止し、濃度50mgO3/Lのオゾン水を作成し、オゾン水注入処理装置12より膜モジュールの二次側から一次側に向けてオゾン水を注入した。f1の値は0.3、f2の値は0.05として、洗浄時間を0.5分から100分まで変えて膜間差圧回復率を評価した。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて図1と同様の構成の膜分離活性汚泥法にて膜ろ過処理を実施した。膜間差圧αが30kPaに到達したところでろ過を停止し、濃度50mgO3/Lのオゾン水を作成し、オゾン水供給処理部より膜モジュールの二次側から一次側に向けてオゾン水を注入した。f1の値は0.3、f2の値は0.05、洗浄時間30分として、ΔP1からΔP2へと30分間をかけて直線的に洗浄時の膜間差圧低下させた。
実施例4と同条件で、ΔP1からΔP2へと30分間をかけて指数関数的に洗浄時の膜間差圧を低下させた。
実施例4と同条件で、ΔP1からΔP2へと、ΔP1を超えない範囲で4分おきに極大と極小を迎えるようΔPの増減を繰り返して段階的にΔPを低下させた。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて、膜間差圧αを30kPa、洗浄時の上限膜間差圧5kPa、洗浄時の下限膜間差圧3.6kPa、洗浄時間30分、オゾン水濃度50mg/Lとして、4分おきに洗浄時の上限圧力と下限圧力を交互に取ってオゾン水で洗浄した。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて、膜間差圧αを30kPa、オゾン水濃度50mg/Lとして、差圧95kPaに維持しながらオゾン水で洗浄した。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて、膜間差圧αを30kPa、オゾン水濃度50mg/Lとして、差圧19kPaに維持しながらオゾン水で洗浄した。
モジュール長さLが1.2mの膜を用いて、膜間差圧αを30kPa、洗浄時の上限圧力19kPa、洗浄時の下限圧力7.2kPa、洗浄時間30分、オゾン水濃度50mg/Lとして、4分おきに洗浄時の上限圧力と下限圧力を交互に取ってオゾン水で洗浄した。
のΔP1よりも小さい値である終期差圧ΔP2に向けて、膜間差圧減少、膜間差圧増加を繰り返し、段階的に低下させるように制御するものである。
また、ろ過膜洗浄モード開始時のろ過膜の不透水性ポテンシャルがα、ろ過膜の長さがLであり、係数fを導入することにより、ろ過膜の一次側の液体圧力と二次側の液体圧力の差である膜間差圧ΔPを、f×α×Lにより決定して制御する膜間差圧制御器を備え、膜間差圧制御器は、ろ過膜洗浄モードにおいて、膜間差圧ΔPを予め設定した初期差圧ΔP 1 から、このΔP 1 よりも小さい値である終期差圧ΔP 2 に向けて漸次低下させるように
制御するものである。
膜間差圧減少、膜間差圧増加を繰り返し、段階的に低下させるようにしたものである。
また、ろ過膜洗浄工程において、ろ過膜洗浄工程開始時のろ過膜の不透水性ポテンシャルがα、ろ過膜の長さがLであり、係数fを導入することにより、ろ過膜の一次側の液体圧力と二次側の液体圧力の差である膜間差圧ΔPをf×α×Lにより決定するようにし、膜間差圧ΔPを予め設定した初期差圧ΔP 1 から、このΔP 1 よりも小さい値である終期差圧ΔP 2 に向けて漸次低下させるようにしたものである。
Claims (12)
- ろ過膜の一次側から二次側へ被処理水を通過させて該被処理水をろ過するろ過モードと、前記ろ過膜の二次側から一次側にオゾン水を通過させて前記ろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄モードとを備えた膜ろ過装置であって、
前記ろ過膜の一次側の液体圧力と二次側の液体圧力の差である膜間差圧ΔPを制御する膜間差圧制御器を備え、前記膜間差圧制御器は、前記ろ過膜洗浄モードにおいて、前記膜間差圧ΔPを予め設定した初期差圧ΔP1から、このΔP1よりも小さい値である終期差圧ΔP2に向けて漸次低下させるように制御することを特徴とする膜ろ過装置。 - 前記膜間差圧制御器は、前記初期差圧ΔP1から前記終期差圧ΔP2に向けて、膜間差圧減少、膜間差圧増加を繰り返し、段階的に膜間差圧を低下させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の膜ろ過装置。
- 前記ろ過膜洗浄モード開始時の前記ろ過膜の不透水性ポテンシャルがα、前記ろ過膜の長さがLであり、係数fを導入することにより、前記膜間差圧制御器が、前記膜間差圧ΔPをf×α×Lにより決定することを特徴とする請求項1または2に記載の膜ろ過装置。
- 前記初期差圧ΔP1を決定するための前記係数fをf1とし、前記終期差圧を決定するための前記係数fをf2としたとき、f1を0.15以上1.7以下の値とし、f2を0より大きく0.15以下の値とすることを特徴とする請求項3に記載の膜ろ過装置。
- ろ過膜の一次側から二次側へ被処理水を通過させて該被処理水をろ過するろ過処理工程の後、前記ろ過膜の二次側から一次側にオゾン水を通過させて前記ろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄工程を有するろ過膜洗浄方法であって、
前記ろ過膜洗浄工程において、前記ろ過膜の一次側の液体圧力と二次側の液体圧力の差である膜間差圧ΔPを予め設定した初期差圧ΔP1から、このΔP1よりも小さい値である終期差圧ΔP2に向けて漸次低下させることを特徴とするろ過膜洗浄方法。 - 前記初期差圧ΔP1から前記終期差圧ΔP2に向けて、膜間差圧減少、膜間差圧増加を繰り返し、段階的に膜間差圧を低下させることを特徴とする請求項5に記載のろ過膜洗浄方法。
- 前記ろ過膜洗浄工程開始時の、前記ろ過膜の不透水性ポテンシャルがα、前記ろ過膜の長さがLであり、係数fを導入することにより、前記膜間差圧ΔPをf×α×Lにより決定することを特徴とする請求項5または6に記載のろ過膜洗浄方法。
- 前記初期差圧ΔP1を決定するための前記係数fをf1とし、前記終期差圧を決定するための前記係数fをf2としたとき、f1を0.15以上1.7以下の値とし、f2を0より大きく0.15以下の値とすることを特徴とする請求項7に記載のろ過膜洗浄方法。
- 一次側から二次側に液体を通過させて該液体をろ過するためのろ過膜の製造方法であって、
前記ろ過膜の二次側から一次側にオゾン水を通過させて前記ろ過膜を親水化するろ過膜親水化工程を有し、
このろ過膜親水化工程において、前記ろ過膜の一次側の圧力と二次側の圧力の差である膜間差圧ΔPを予め設定した初期差圧ΔP1から、このΔP1よりも小さい値である終期差圧ΔP2に向けて漸次低下させてオゾン水を通過させることを特徴とするろ過膜の製造方法。 - 前記初期差圧ΔP1から前記終期差圧ΔP2に向けて、膜間差圧減少、膜間差圧増加を繰り返し、段階的に膜間差圧を低下させることを特徴とする請求項9に記載のろ過膜製造方法。
- 前記ろ過膜親水化工程開始時の、前記ろ過膜の不透水性ポテンシャルがα、前記ろ過膜の長さがLであり、係数fを導入することにより、前記膜間差圧ΔPをf×α×Lにより決定することを特徴とする請求項9または10に記載のろ過膜の製造方法。
- 前記初期差圧ΔP1を決定するための前記係数fをf1とし、前記終期差圧を決定するための前記係数fをf2としたとき、f1を0.15以上1.7以下の値とし、f2を0より大きく0.15以下の値とすることを特徴とする請求項11に記載のろ過膜の製造方法。
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